DE102007042695A1

DE102007042695A1 - Electrically actuated clutch device

Info

Publication number: DE102007042695A1
Application number: DE102007042695A
Authority: DE
Inventors: Georg Kruse; Thomas Stremlau; Raimar Warnecke
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-09-07
Filing date: 2007-09-07
Publication date: 2009-03-12
Also published as: EP2191156B1; CN101796316B; EP2191156A1; CN101796316A; WO2009033545A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrisch betätigte Kupplungseinrichtung zum wahlweisen Herstellen und Lösen einer drehfesten Verbindung zwischen einer Schaltwelle (18; 18') und einem koaxial auf der Schaltwelle (18; 18') angeordneten Schaltkörper (12; 12') durch elektrisch angesteuerte Verstellung eines Koppelgliedes (20; 20'), das zwischen einem Lösezustand, in dem die Schaltwelle (18; 18') und der Schaltkörper (12; 12') gegeneinander verdrehbar sind, und einem Koppelzustand, in dem das Koppelglied (20; 20') sowohl die Schaltwelle (18; 18') als auch das Schaltelement (12; 12') drehfest kontaktiert, verstellbar ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass ein koaxial zu der Schaltwelle (18; 18') angeordnetes, durch elektromagnetische Wechselwirkung mit einer umgebenden, bestrombaren Spule (27') axial verschiebbares Hubelement (26; 26'), durch dessen Axialverschiebung das als mit der Schaltwelle (18; 18') drehfest verbundene Schiebemuffe (20; 20') ausgebildete und von dem Hubelement drehentkoppelte Koppelglied zwischen seiner Kuppelstellung, in der sich die Schiebemuffe wenigstens mittelbar in Formschluss mit dem Schaltkörper (12; 12') befindet, und seiner Lösestellung, in der kein Formschluss zwischen der Schiebemuffe (20; 20') und dem Schaltkörper (12; 12') besteht, axial verschiebbar ist.The invention relates to an electrically actuated clutch device for selectively establishing and releasing a rotationally fixed connection between a selector shaft (18, 18 ') and a coaxially mounted on the selector shaft (18, 18') switch body (12, 12 ') by electrically controlled adjustment a coupling element (20; 20 ') which is rotatable relative to one another between a release state in which the switching shaft (18; 18') and the switch body (12; 12 ') are rotated relative to one another, and a coupling state in which the coupling element (20; ) both the switching shaft (18, 18 ') and the switching element (12, 12') rotatably contacted, is adjustable. The invention is characterized in that a coaxial with the switching shaft (18, 18 ') arranged, by electromagnetic interaction with a surrounding, energizable coil (27') axially displaceable lifting element (26, 26 '), by the axial displacement of which as with between the coupling position, in which the sliding sleeve is at least indirectly in positive engagement with the switch body (12, 12 '), and its pivotally connected sliding sleeve (20, 20') and rotationally connected to the switching element between its coupling position Release position, in which no positive connection between the sliding sleeve (20, 20 ') and the switching body (12, 12') is axially displaceable.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrisch betätigte Kupplungseinrichtung zum wahlweisen Herstellen und Lösen einer drehfesten Verbindung zwischen einer Schaltwelle und einem koaxial auf der Schaltwelle angeordneten Schaltkörper durch elektrisch angesteuerte Verstellung eines Koppelgliedes, das zwischen einem Lösezustand, in dem die Schaltwelle und der Schaltkörper gegeneinander verdrehbar sind, und einem Koppelzustand, in dem das Koppelglied sowohl die Schaltwelle als auch das Schaltelement drehfest kontaktiert, verstellbar ist.The The invention relates to an electrically actuated clutch device for selectively making and releasing a non-rotatable connection between a shift shaft and a coaxial on the shift shaft arranged switching body by electrically controlled Adjustment of a coupling member which is between a release state, in which the shift shaft and the switch body against each other are rotatable, and a coupling state in which the coupling member both the switching shaft and the switching element rotatably contacted, is adjustable.

Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Schalten einer Kupplungsvorrichtung.The The invention further relates to a method for switching a coupling device.

Eine gattungsgemäße Kupplungseinrichtung ist bekannt aus der JP 2005-137169A . Diese Druckschrift offenbart eine Kupplungseinrichtung zur Zu- und Abschaltung der Kopplung einer Elektromaschine mit der Hinterachse eines Kraftfahrzeugs. Mit Hilfe der Kupplungseinrichtung ist eine drehfeste Verbindung zwischen einer ersten, hier Schaltwelle genannten Welle und einer koaxial zu dieser angeordneten zweiten Welle, die hier Schaltkörper genannt wird, herstellbar bzw. lösbar. Gekoppelt mit der inneren Welle ist ein sechseckiger Klemmkörper vorgesehen, der von dem zylindrischen Innenrand der äußeren Weile beabstandet ist. In dem Zwischenraum zwischen dem Klemmkörper und der Innenwandung der äußeren Welle ist ein Käfig mit sechs äquidistant über den Umfang verteilten Kugeln vorgesehen. Der Durchmesser der Kugeln ist so auf den Abstand zwischen dem Klemmkörper und der Innenwand der äußeren Welle abgestimmt, dass der senkrechte Abstand zwischen den Seitenmitten des von dem Klemmkörper gebildeten Sechsecks von der Innenwand der äußeren Welle größer ist als der Durchmesser der Kugeln und der senkrechte Abstand zwischen den Ecken des Klemmkörpers und der Innenwand der äußeren Welle kleiner ist als der Durchmesser der Kugeln. In der Lösestellung sind die Kugeln benachbart zu der Seitenmitte des Klemmkörpers angeordnet, so dass keine Kopplung zwischen den Wellen besteht. Zur Herstellung einer drehfesten Verbindung zwischen den Wellen wird der Käfig mittels einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung so weit gedreht, dass die Kugeln benachbart zu den Ecken des Klemmkörpers zu liegen kommen und sich zwischen dem Klemmkörper und der Innenwand der Außenwelle verkeilen. Hierdurch wird eine drehfeste Verbindung zwischen der Außenwelle und dem Klemmkörper und somit der Innenwelle hergestellt.A generic coupling device is known from the JP 2005-137169A , This document discloses a coupling device for connecting and disconnecting the coupling of an electric machine with the rear axle of a motor vehicle. With the help of the coupling device is a rotationally fixed connection between a first, here switching shaft shaft and a coaxially arranged to this second shaft, which is called here switching body, produced or solvable. Coupled with the inner shaft, a hexagonal clamp body is provided which is spaced from the cylindrical inner edge of the outer shaft. In the space between the clamping body and the inner wall of the outer shaft, a cage is provided with six balls distributed equidistantly over the circumference. The diameter of the balls is matched to the distance between the clamping body and the inner wall of the outer shaft, that the vertical distance between the side centers of the hexagon formed by the clamping body of the inner wall of the outer shaft is greater than the diameter of the balls and the vertical distance between the corners of the clamp body and the inner wall of the outer shaft is smaller than the diameter of the balls. In the release position, the balls are arranged adjacent to the side center of the clamp body, so that there is no coupling between the shafts. To produce a rotationally fixed connection between the shafts, the cage is rotated by means of an electromagnetic actuating device so far that the balls come to rest adjacent to the corners of the clamping body and become wedged between the clamping body and the inner wall of the outer shaft. As a result, a rotationally fixed connection between the outer shaft and the clamping body and thus the inner shaft is produced.

Nachteilig bei der bekannten Vorrichtung ist zum einen die notwendige große Materialhärte, die erforderlich ist, um verschleißarm die hohen Klemmkräfte zu tolerieren. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der Schaltmoment nicht präzise bestimmt werden kann, da zwischen der Lösestellung und der Kopplungsstellung ein Spielwinkel von mindestens 30° liegt. Schließlich ist es ein Nachteil der bekannten Vorrichtung, dass sowohl der Übergang in die Koppelstellung als auch von der Koppelstellung in die Lösestellung eine aktive Betätigung erfordert, so dass insbesondere bei Ausfall der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung im Kopplungszustand keine automatische Entkopplung erfolgt.adversely in the known device, on the one hand, the necessary large Material hardness, which is required to wear to tolerate the high clamping forces. Another disadvantage is that the switching torque can not be determined precisely can, since between the release position and the coupling position a play angle of at least 30 °. After all It is a disadvantage of the known device that both the transition in the coupling position as well as from the coupling position in the release position requires active activation, so in particular in case of failure of the electromagnetic actuator in the coupling state no automatic decoupling takes place.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Kupplungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, die ein schnelleres und präziseres Schalten ermöglicht und in einer bevorzugten Ausführungsform einen automatischen Übergang in die Lösestellung bei Ausfall der Betätigungseinrichtung sicherstellt.It The object of the present invention is an alternative coupling device to provide a faster and more precise shifting allows and in a preferred embodiment an automatic transition to the release position ensures in case of failure of the actuator.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 gelöst durch ein koaxial zu der Schaltwelle angeordnetes, durch elektromagnetische Wechselwirkung mit einer umgebenden, bestrombaren Spule axial verschiebbares Hubelement, durch dessen Axialverschiebung das als eine mit der Schaltwelle drehfest verbundene Schiebemuffe ausgebildete und von dem Hubelement drehentkoppelte Koppelglied zwischen seiner Koppelstellung, in der sich die Schiebemuffe wenigstens mittelbar in Formschluss mit dem Schaltkörper befindet, und seiner Lösestellung, in der kein Formschluss zwischen der Schiebemuffe und dem Schaltkörper besteht, axial verschiebbar ist.These Task is combined with the features of the preamble of Claim 1 solved by a coaxial with the switching shaft arranged, by electromagnetic interaction with a surrounding, energizable coil axially displaceable lifting element, through whose Axial displacement as a rotatably connected to the shift shaft sliding sleeve trained and dreautkoppelte of the lifting element coupling member between its coupling position, in which the sliding sleeve at least indirectly in positive engagement with the switch body is located and its release position, in which no positive connection between the sliding sleeve and the switch body is axially displaceable is.

Grundidee der Erfindung ist die völlige Abkehr von dem bekannten Kupplungssystem. Erfindungsgemäß wird die Kopplung zwischen dem Schaltkörper und der Schaltwelle mittels einer axial verschieblichen drehfest auf der Schaltwelle gelagerten Schiebemuffe erreicht, die in der Koppelstellung einen Formschluss mit Bereichen des Schaltkörpers, insbesondere eines Schaltrades, eingeht. Der Formschluss kann dabei unmittelbar nach Art einer Klauenkupplung oder mittelbar über einen Synchron- und einen Kupplungskörper nach Art einer so genannten Synchronisation erfolgen.The basic idea The invention is the complete departure from the known Clutch system. According to the invention, the coupling between the switch body and the shift shaft by means of a axially displaceable sliding sleeve rotatably mounted on the shift shaft achieved in the coupling position a positive connection with areas of the switch body, in particular a ratchet, received. The positive connection can be directly in the manner of a dog clutch or indirectly via a synchronous and a coupling body done in the manner of a so-called synchronization.

Die Schaltung der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung, das heißt insbesondere die Axialverschiebung der Schiebemuffe, erfolgt erfindungsgemäß über ein Hubelement, welches durch ein Magnetfeld, das sich bei Bestromung einer das Hubelement wenigstens bereichsweise umgebenden Spule aufbaut, axial verschoben wird. Dieses Hubelement ist geeignet, eine Axialkraft auf die Schiebemuffe auszuüben und sie dadurch axial zu verschieben. Dabei ist es günstig, die aus Spule und Hubelement aufgebaute elektromagnetische Stelleinheit bis auf die Axialverschieblichkeit des Hubelementes gehäusefest auszubilden. Dies ermöglicht insbesondere die Verwendung vorkonfektionierter Module. Um dennoch die axiale Wechselwirkung mit der Schiebemuffe realisieren zu können, ist erfindungsgemäß eine Drehentkopplung zwischen dem Hubelement und der Schiebemuffe vorgesehen.The circuit of the coupling device according to the invention, that is, in particular the axial displacement of the sliding sleeve, according to the invention via a lifting element, which is axially displaced by a magnetic field which builds up when energizing a coil at least partially surrounding the coil. This lifting element is adapted to exert an axial force on the sliding sleeve and thereby move it axially. It is advantageous to form the housing composed of coil and lifting electromagnetic actuator to the Axialverschieblichkeit of the lifting element fixed to the housing. This allows in particular the use of prefabricated modules. Around Nevertheless, to realize the axial interaction with the sliding sleeve, a rotational decoupling between the lifting element and the sliding sleeve is provided according to the invention.

Für die Ausbildung der Drehentkopplung und des Hubelementes sind verschiedene Varianten denkbar, von denen bevorzugte nachfolgend erläutert werden sollen und Gegenstand abhängiger Ansprüche sind. In jedem Fall ist es günstig, wenn die Schiebemuffe derart federvorgespannt ist, dass im stromlosen Zustand der Spule die Kupplung in ihrem Lösezustand gehalten wird. Beispielsweise kann die Federvorspannung im Inneren der topfartig ausgestalteten Schiebemuffe durch eine koaxial zur Schaltwelle angeordnete Spiralfeder ausgebildet sein, die sich einerseits am Topfboden der Schiebemuffe und andererseits an einem Synchronkörper einer Synchronisierung abstützt. Die Federvorspannung hat einerseits den Vorteil der Möglichkeit einer einfacheren Ausgestaltung der Drehentkopplung zwischen Hubelement und Schiebemuffe weil keine axial feste Verbindung zur Rückstellung gegeben sein muss, und andererseits den Vorteil einer "normally-open"-Auslegung der Kupplungseinrichtung. Letzteres bedeutet mit anderen Worten, dass sich die Kupplungseinrichtung im ausgeschalteten Fall der elektromagnetischen Stelleinheit im Lösezustand befindet.For the formation of the rotary decoupling and the lifting element are different Variants conceivable, of which preferred explained below and subject of dependent claims are. In any case, it is favorable if the sliding sleeve is spring-biased such that in the de-energized state of the coil the clutch is held in its release state. For example can the spring preload inside the pot-like designed Sliding sleeve by a coaxial with the switching shaft arranged spiral spring be formed, on the one hand on the bottom of the pot sliding sleeve and on the other hand on a synchronous body of a synchronization supported. The preload on the one hand has the advantage the possibility of a simpler embodiment of the rotary decoupling between lifting element and sliding sleeve because no axially fixed connection must be given to the provision, and on the other hand the Advantage of a "normally open" design of the coupling device. In other words, the latter means that the coupling device in the off case of the electromagnetic actuator in Release state is.

Bei einer ersten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ragt das Hubelement in das Innere der hohl ausgebildeten Schaltwelle hinein und ist dort über ein Axiallager mit einem die Schaltwelle nach außen durchsetzenden und drehfest mit der Schiebemuffe verbundenen Übertragungselement gekoppelt. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Hubelement als Stößel einer der Schaltwelle axial benachbarten, elektromagnetischen Stelleinheit ausgebildet ist. Die Schaltwelle ist dabei als Hohlwelle ausgebildet. Der Stößel besteht aus einem Stößelhals und einem Stößelkopf, die im Inneren der Hohlwelle über ein Axiallager voneinander drehentkoppelt sind. Die hohle Schaltwelle weist seitlich wenigstens ein dem Axialhub des Stößels entsprechendes Langloch auf, durch welches ein Fortsatz des Stößelkopfs hindurchragt. Außerhalb der Schaltwelle ist dieser Fortsatz vorzugsweise formschlüssig, jedenfalls aber in Axialkräfte übertragender Weise mit der Schiebemuffe gekoppelt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass nur ein sehr schmaler Bauraum benötigt wird und insbesondere die Schaltwelle über ihre gesamte Länge zugänglich gestaltet werden kann. So kann beispielsweise ein dauerhaft drehfest mit der Schaltwelle gekoppeltes Zahnrad je nach Anforderung an beliebiger Stelle der Schaltwelle angeordnet und mit korrespondierenden Zahnrädern radial benachbarter Getriebeteile in Verzahnungseingriff gebracht werden. Allerdings zeichnet sich diese Ausführungsform durch eine vergleichsweise große Baulänge aus, die durch die Länge der Schaltwelle und der axial benachbarten Stelleinheit vorgegeben wird.at a first advantageous embodiment of the invention the lifting element projects into the interior of the hollow switching shaft into it and there is a thrust bearing with a the switching shaft after outside penetrating and rotationally fixed with the sliding sleeve coupled transmission element coupled. This can be, for example be done by the lifting element as a plunger one of the shift shaft axially adjacent, electromagnetic actuator is trained. The switching shaft is designed as a hollow shaft. The plunger consists of a plunger neck and a plunger head, which is inside the hollow shaft over a thrust bearing from each other are dreenktkoppelt. The hollow shaft has laterally at least one axial stroke of the plunger corresponding Slot on, through which an extension of the plunger head protrudes. Outside the shift shaft is this extension preferably positive fit, but in any case in axial forces transmitting Way coupled with the sliding sleeve. This embodiment has the advantage that only a very small space is needed and in particular the shift shaft over its entire Length can be made accessible. So can For example, a permanently rotatably coupled to the shift shaft gear arranged as required at any point of the shift shaft and with corresponding gears radially adjacent Gear parts are brought into meshing engagement. Indeed This embodiment is characterized by a comparatively large Length is determined by the length of the stem and the axially adjacent actuator is specified.

Bei einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Hubelement die Schaltwelle ringförmig umgibt. Beispielsweise kann die Schaltwelle bereichsweise in einem Kanal eines Gehäuses sitzen, in dessen Wandung die Spule der elektromagnetischen Stelleinheit gehäusefest angeordnet ist. Das Hubelement umgibt die Schaltwelle ringförmig und sitzt im Ringspalt zwischen der Schaltwelle und der Spule. Das Hubelement ist somit außerhalb der Schaltwelle angeordnet. Die Notwendigkeit der hohlen Ausgestaltung der Schaltwelle sowie eines die Schaltwellenwand durchgreifenden Elementes entfällt. Stattdessen kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass das Hubelement über ein Axiallager mit einer äußeren Bodenfläche der topfartig ausgebildeten Schiebemuffe gekoppelt ist. Diese zweite Ausführungsform der Erfindung hat den Vorteil einer geringeren Baulänge. Allerdings reduziert sich hierbei auch die frei zugängliche Länge der Schaltwelle.at an alternative embodiment it is provided that the lifting element surrounds the switching shaft in an annular manner. For example the shift shaft can be partially seated in a channel of a housing, in the wall of the coil of the electromagnetic actuator is fixed to the housing. The lifting element surrounds the switching shaft annular and sits in the annular gap between the stem and the coil. The lifting element is thus outside the switching shaft arranged. The need for the hollow design of the shift shaft and a the switching shaft wall sweeping element deleted. Instead, it may preferably be provided that the lifting element via a thrust bearing with an outer bottom surface the cup-shaped sliding sleeve is coupled. This second Embodiment of the invention has the advantage of a smaller Overall length. However, this also reduces the free accessible length of the stem.

Die spezielle Art der Ausgestaltung der Axiallager kann vom Fachmann in Ansehung der speziellen Erfordernisse des Einzelfalls vorgenommen werden. Als eine günstige Ausführungsform hat sich die Ausbildung als Nadellager erwiesen.The special type of embodiment of the thrust bearing can be made by a person skilled in the art in view of the specific requirements of the case. As a favorable embodiment, the Training proved to be a needle bearing.

Vorzugsweise ist bei jeder der zuvor erläuterten Ausführungsformen ein Dämpfungselement vorgesehen, das einen gedämpften Anschlag für das Hubelement in der Koppelstellung bildet. Ein solches Dämpfungselement ist vorzugsweise im Bereich der günstigerweise gehäusefesten elektromagnetischen Stelleinheit angeordnet. Beispielsweise können Anschlagplatten aus dämpfendem Material vorgesehen sein. Der Vorteil der Dämpfung ist insbesondere in der Unterdrückung von störend empfundenen Schaltgeräuschen zu sehen. Alternativ kann auch eine technisch aufwendigere, hydrodynamische Dampfung realisiert werden.Preferably is in each of the previously explained embodiments provided a damping element, which is a damped Form stop for the lifting element in the coupling position. Such a damping element is preferably in the range conveniently the housing-fixed electromagnetic actuator arranged. For example, stop plates can be made of damping Material be provided. The advantage of damping is especially in the suppression of disturbing perceived switching noise. Alternatively, you can also realizes a technically more complex, hydrodynamic damping become.

Wie bereits eingangs erwähnt, ist die Schiebemuffe vorzugsweise in Lösestellung federvorgespannt. Die Federkräfte sollten dabei so gering wie möglich ausgelegt sein, das bedeutet, gerade hinreichend, um im stromlosen Zustand der Spule die Reibungskräfte des Hubelementes und des Koppelgliedes, z. B. der Schiebemuffe, zu überwinden. Der Vorteil einer schwachen Auslegung der Rückstellfeder ist, dass die Kräfte, die in der Koppelstellung auf das Hubelement ausgeübt werden müssen, um die Kupplungseinrichtung in der Koppelstellung zu halten, gering sein können, was insbesondere einen kleinen Spulenstrom und einen insgesamt geringen Energieaufwand bedeutet.As already mentioned, the sliding sleeve is preferably spring-biased in release position. The spring forces should be designed as low as possible, the means, just sufficient, to be in the de-energized state of the coil the frictional forces of the lifting element and the coupling member, z. B. the sliding sleeve to overcome. The advantage of a weak interpretation of the return spring is that the forces, which are exerted in the coupling position on the lifting element need to the coupling device in the coupling position to keep low, which in particular a small coil current and means a total of low energy consumption.

Eine weitere Reduktion des Energieaufwandes in der Koppelstellung kann bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht werden, dass eine Entlagenverriegelung des Hubelementes in Koppelstellung vorgesehen ist, wobei in der Koppelstellung ein schaltbares Verriegelungselement in eine axial begrenzte Ausnehmung des Hubelementes eingreift. Insbesondere kann günstigerweise vorgesehen sein, dass das Verriegelungselement ein elastisch vorgespannter Verriegelungskörper ist, dessen Vorspannung mittels einer elektromagnetischen Schalteinrichtung schaltbar ist. Als vorgespannter Verriegelungskörper kommt beispielsweise eine gegen das und senkrecht zu der Axialrichtung des Hubelementes federvorgespannte Kugel in Frage. Das Hubelement weist eine Ausnehmung auf, in welche die Verriegelungskugel bei Erreichen der Koppelstellung einrastet und eine Rückstellung verhindert. Dabei kann die Federvorspannung mittels eines kleinen Elektromagneten einstellbar oder schaltbar sein. Die Schaltung ist dabei günstigerweise so ausgelegt, dass zur Aufbringung einer Vorspannung, die zu einer von dem Hubelement nicht überwindbaren Verriegelung führt, nur anliegt, wenn eine Spule des Elektromagneten bestromt ist. Im stromlosen Zustand der Spule reduziert sich die Federvorspannung hingegen soweit, dass das von den Rückstellkräften der Koppelglied-Rückstellfeder beaufschlagte Hubelement die Verriegelung überwinden und in die Lösestellung zurückkehren kann. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die das Hubelement betätigende elektromagnetische Stelleinheit in der Koppelstellung nicht mit einem Haltestrom beaufschlagt werden muss. Vielmehr ist es ausreichend, nur den Elektromagneten der Verriegelungsvorrichtung mit einem typischerweise deutlich geringeren Haltestrom zu beaufschlagen. Dies erlaubt es auch, die Rückstellfeder des Hubelementes stärker auszulegen, was zu einer schnelleren Schaltung von der Koppelstellung zur Lösestellung führt.A further reduction of the energy consumption in the coupling position can in an advantageous Development of the invention can be achieved in that a Entlagenverriegelung the lifting element is provided in the coupling position, wherein in the coupling position, a switchable locking element engages in an axially limited recess of the lifting element. In particular, it can be advantageously provided that the locking element is a resiliently biased locking body whose bias is switchable by means of an electromagnetic switching device. As biased locking body, for example, comes against the and perpendicular to the axial direction of the lifting element spring-loaded ball in question. The lifting element has a recess into which the locking ball engages upon reaching the coupling position and prevents a provision. In this case, the spring preload can be adjusted or switched by means of a small electromagnet. The circuit is conveniently designed so that for applying a bias that leads to a non-surmountable from the lifting element lock, only applied when a coil of the electromagnet is energized. In the de-energized state of the coil, however, the spring bias reduces so far that the acted upon by the restoring forces of the coupling element return spring lifting element overcome the lock and can return to the release position. This embodiment has the advantage that the lifting element actuating electromagnetic actuator in the coupling position does not have to be subjected to a holding current. Rather, it is sufficient to apply only the electromagnet of the locking device with a typically significantly lower holding current. This also makes it possible to design the return spring of the lifting element stronger, resulting in a faster circuit from the coupling position to the release position.

Die Ansteuerung des Hubelementes erfolgt vorzugsweise so, dass während einer Schaltperiode, in der die Kupplungseinrichtung von ihrer Lösestellung in ihre Koppelstellung überführt wird, die Spule in einer ersten Phase, mit einem schnell auf einen Maximalwert ansteigenden Strom beschickt wird und in einer zweiten Phase mit einem langsam auf einen Haltewert abfallenden Strom beschickt wird, sodass das Hubelement in einem ersten Abschnitt seines Hubweges mit einer schnell auf einen Maximalwert ansteigenden Kraft beaufschlagt wird, in einem zweiten Abschnitt seines Hubweges konstant mit der Maximalkraft beaufschlagt wird und in einem dritten Abschnitt seines Hubweges mit einer langsam auf einen Haltewert, der ausreicht, um die Federvorspannung der Schiebemuffe zu kompensieren, abfallenden Kraft beaufschlagt wird.The Control of the lifting element is preferably carried out so that during a switching period in which the coupling device from its release position is transferred to its coupling position, the coil in a first phase, with a fast rising to a maximum value Electricity is fed and in a second phase with a slow is charged to a holding value sloping stream, so that the Lifting element in a first section of its stroke with a fast is applied to a maximum value increasing force, in one second section of its stroke constant with the maximum force and in a third section of his stroke with a slow to a holding value sufficient to spring preload the Compensating sliding sleeve, falling force is applied.

Insbesondere beim Übergang von der Lösestellung in die Koppelstellung ist eine hohe Kraftbeaufschlagung des Hubelementes und der Schiebemuffe erforderlich, um Abweiskräfte zwischen der nach Art einer Klauenkupplung oder einer Synchronisierung arbeitenden Schiebemuffe von dem Schaltkörper zu überwinden. Nach Überwindung der Abweiskräfte, d. h. nach Einleitung des Formschlusses zwischen der Schiebemuffe und dem Schaltkörper ist nur noch eine geringere Kraft erforderlich, um den Übergang zur Koppelstellung zu vollenden. Je nach Ausführungsform mit oder ohne Endlagenverriegelung sind nur noch ein geringer Haltestrom bzw. eine geringe Haltekraft erforderlich bzw. kann die Stelleinrichtung stromlos geschaltet werden.Especially at the transition from the release position to the coupling position is a high application of force to the lifting element and the sliding sleeve required to deflect deflections between the type of one Claw coupling or a synchronizing sliding sleeve overcome by the switch body. After overcoming the rejection forces, d. H. after initiation of the positive connection between the sliding sleeve and the switch body is only one less force required to transition to the coupling position to complete. Depending on the embodiment with or without end position locking are only a small holding current or a low holding power required or the actuator can be de-energized become.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen:
Es zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following specific description and drawings:
Show it:

1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung. 1 a first embodiment of a coupling device according to the invention.

2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung. 2 a second embodiment of a coupling device according to the invention.

3: eine schematische Darstellung einer Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung. 3 : a schematic representation of a development of a coupling device according to the invention.

4: ein beispielhaftes Diagramm zur Ansteuerung der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung. 4 : an exemplary diagram for controlling the coupling device according to the invention.

1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung 10. Die Kupplungseinrichtung 10 dient der Kopplung eines nicht dargestellten Getriebebauteils, welches über sein Ausgangszahnrad mit dem Schaltrad 12 der Kupplungseinrichtung 10 in Verzahnungseingriff steht, mit einem nur bereichsweise dargestellten Getriebebauteil 14, welches über sein Eingangszahnrad mit einem Koppelrad 16 der Kupplungseinrichtung 10 in Verzahnungseingriff steht. Das Koppelrad 16 ist drehfest, bei der gezeigten Ausführungsform einstückig, mit der Schaltwelle 18 der Kupplungseinrichtung 10 verbunden. Die Kopplung erfolgt, indem das in der Lösestellung drehbar auf der Schaltwelle 18 gelagerte Schaltrad drehfest mit der Schaltwelle verbunden wird. Die drehfeste Verbindung zwischen dem Schaltrad 12 und der Schaltwelle 18 erfolgt über eine von manuellen Schaltgetrieben grundsätzlich bekannte Synchronisierung. Hierzu wird eine axial verschieblich auf der Schaltwelle 18 gelagerte Schiebemuffe 20 mittelbar über einen Synchronkörper 22 und einen Kupplungskörper 24 mit dem Schaltrad in Formschluss gebracht. 1 shows a first embodiment of a coupling device according to the invention 10 , The coupling device 10 serves the coupling of a transmission component, not shown, which via its output gear to the ratchet wheel 12 the coupling device 10 is in meshing engagement, with a transmission component only partially shown 14 , which via its input gear with a coupling wheel 16 the coupling device 10 is in meshing engagement. The coupling wheel 16 is rotationally fixed, in the embodiment shown in one piece, with the switching shaft 18 the coupling device 10 connected. The coupling is done by the rotatable in the release position on the shift shaft 18 mounted ratchet wheel rotatably connected to the shift shaft. The non-rotatable connection between the ratchet wheel 12 and the shift shaft 18 takes place via a basically known manual manual transmissions synchronization. For this purpose, an axially displaceable on the shift shaft 18 mounted sliding sleeve 20 indirectly via a synchronizer body 22 and a coupling body 24 brought into positive connection with the ratchet wheel.

Zur Erreichung der Axialverschiebung der Schiebemuffe 20 ist eine elektromagnetische Stelleinheit vorgesehen. Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist die Schaltwelle 18 als Hohlwelle ausgeführt. Ein Stößelhals 26 der axial benachbarten elektromagnetischen Stelleinrichtung 28 ragt in das Innere der hohlen Schaltwelle 18 hinein. Der Stößelhals 26 ist in nicht näher dargestellter Weise mit einem Anker eines Elektromagneten gekoppelt, der in grundsätzlich bekannter Weise mit einer bestrombaren Spule der elektromagnetischen Stelleinheit 28 wechselwirkt. Die elektromagnetische Stelleinheit 28 ist dabei so ausgelegt, dass der Stößelhals 26 bei geeigneter Bestromung ausfährt. Im Inneren der hohlen Schaltwelle 18 ist ein Stößelkopf 30 angeordnet, der über ein Axiallager 32 axial mit dem Stößelhals 26 verbunden, von diesem aber drehentkoppelt ist. Der Stößelkopf 30 weist einen seitlichen Fortsatz 34 auf, der eine langlochartige Ausnehmung 36 in der Wandung der hohlen Schaltwelle 18 durchgreift. Außerhalb der Schaltwelle 18 steht der Fortsatz 34 mit der Schiebehülse 20 in Formschluss. Grundsätzlich ist auch eine andere Art der Kopplung zwischen dem Fortsatz 34 und der Schiebehülse 20, z. B. ein Kraft- oder Stoffschluss möglich. Der in 1 dargestellte Formschluss hat jedoch im Hinblick auf die leichte Montage Fertigungsvorteile.To achieve the axial displacement of the sliding sleeve 20 an electromagnetic actuator is provided. At the in 1 illustrated embodiment, the shift shaft 18 as a hollow shaft executed. A plunger neck 26 the axially adjacent electromagnetic actuator 28 protrudes into the interior of the hollow shaft 18 into it. The plunger neck 26 is coupled in a manner not shown with an armature of an electromagnet, in a basically known manner with an energizable coil of the electromagnetic actuator 28 interacts. The electromagnetic actuator 28 is designed so that the plunger neck 26 extends with suitable energization. Inside the hollow shaft 18 is a plunger head 30 arranged, via a thrust bearing 32 axially with the plunger neck 26 connected, but of this is rotatably coupled. The plunger head 30 has a lateral extension 34 on, the one slot-like recess 36 in the wall of the hollow shaft 18 be upheld. Outside the shift shaft 18 stands the extension 34 with the sliding sleeve 20 in form fit. In principle, another type of coupling between the extension is 34 and the sliding sleeve 20 , z. B. a force or material connection possible. The in 1 However, shown form fit has manufacturing advantages in terms of ease of assembly.

Zur Betätigung der Kupplungseinrichtung 10, d. h. zu ihrer Überführung von der Lösestellung in die Koppelstellung, wird die elektromagnetische Stelleinheit 28 so bestromt, dass der Stößelhals 26 ausfährt. In der Lösestellung dreht sich das Schaltrad 12 frei um die Schaltwelle 18, die je nach Bewegungszustand des benachbarten Getriebeteiles 14 ruht oder sich unabhängig von dem Schaltrad 12 dreht. Durch das Ausfahren des Stößelhalses 26 wird auch der Stößelkopf 30 vorgeschoben, sodass die Schiebehülse 20 über ihre Verbindung mit dem Stößelkopf-Fortsatz 34 ebenfalls einen axialen Vortrieb erfährt, bis die drehfest mit der Schaltwelle 18 gekoppelte Schiebemuffe 20 in Formschluss mit dem drehfest mit dem Schaltrad 12 verbundenen Kupplungskörper 24 steht. Zur Verringerung der Schaltgeräusche und zur Reduzierung der Abnutzung ist ein auf bekannte Weise arbeitender Synchronkörper 22 zwischengeschaltet. Nach Herstellung des Formschlusses zwischen der Schiebemuffe 20 und dem Kupplungskörper 24 besteht eine drehfeste Verbindung zwischen dem Schaltrad 12 und der Schaltwelle 18, sodass die beiderseits benachbart der Kupplungseinrichtung 10 gelegenen Getriebeteile, die mit dem Schaltrad 12 bzw. dem Koppelrad 16 kämen, miteinander verbunden sind.For actuating the coupling device 10 , ie for their transfer from the release position to the coupling position, the electromagnetic actuator 28 so energized that the plunger neck 26 extending. In the release position, the ratchet wheel rotates 12 free around the selector shaft 18 depending on the state of motion of the adjacent transmission part 14 rests or independent of the ratchet wheel 12 rotates. By extending the ram neck 26 is also the plunger head 30 advanced so that the sliding sleeve 20 about their connection with the plunger head extension 34 also undergoes axial propulsion until the rotation with the shift shaft 18 coupled sliding sleeve 20 in positive engagement with the rotationally fixed with the ratchet wheel 12 connected coupling body 24 stands. To reduce the switching noise and to reduce wear is a working in a known manner synchronizer body 22 interposed. After making the positive connection between the sliding sleeve 20 and the coupling body 24 there is a non-rotatable connection between the ratchet wheel 12 and the shift shaft 18 so that the mutually adjacent the coupling device 10 located gear parts, with the ratchet wheel 12 or the coupling wheel 16 come, are interconnected.

Zum Lösen der Kopplung, d. h. zur Überführung der Kupplungseinrichtung 10 von der Koppelstellung in die Lösestellung, ist eine Reduktion oder Abschaltung der Bestromung der elektromagnetischen Stelleinrichtung 28 ausreichend. Bei der gezeigten Ausführungsform stützt sich nämlich die Schiebemuffe 20 über eine Spiralfeder 38 gegen den Synchronkörper 22 ab. Hierdurch wird eine Rückstellkraft auf die Schiebemuffe 20 und über den Fortsatz 34 auf den Stößelkopf 30 und Stößelhals 26 ausgeübt. Diese Rückstellkraft ist vorzugsweise gerade so groß ausgelegt, dass Reibungskräfte überwunden werden können und bei reduzierter oder abgeschalteter Bestromung der Stelleinrichtung 28 der Formschluss zwischen der Schiebemuffe 20 und dem Kupplungskörper 24 gelöst wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass beispielsweise bei Ausfall der elektrischen Versorgung die Kopplung der verbundenen Getriebeteile gelöst wird.To release the coupling, ie for the transfer of the coupling device 10 from the coupling position to the release position, is a reduction or shutdown of the energization of the electromagnetic actuator 28 sufficient. In the embodiment shown, namely, the sliding sleeve is supported 20 via a spiral spring 38 against the synchronizer body 22 from. As a result, a restoring force on the sliding sleeve 20 and over the extension 34 on the plunger head 30 and plunger neck 26 exercised. This restoring force is preferably designed just so large that frictional forces can be overcome and with reduced or disconnected energization of the actuator 28 the positive connection between the sliding sleeve 20 and the coupling body 24 is solved. This ensures that, for example, in case of failure of the electrical supply, the coupling of the connected transmission parts is released.

2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung 10'. In 2 wurden für gleiche oder äquivalente Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet, wie in 1, jeweils versehen mit einem "'". Zur Vermeidung von Wiederholungen wird nachfolgend nur auf die Unterschiede zur Ausführungsform von 1 eingegangen. 2 shows a second embodiment of a coupling device according to the invention 10 ' , In 2 For identical or equivalent components, the same reference numerals have been used as in 1 , each with a "'". To avoid repetition, the following is only to the differences from the embodiment of 1 received.

Bei der Ausführungsform von 2 ist die Schaltwelle 18', die hier nicht zwingend als Hohlwelle ausgeführt sein muss, ringförmig von der elektromagnetischen Stelleinrichtung 28' umgeben. Diese weist eine gehäusefeste Spule 27' auf, die mit einem innenliegenden Elektromagnet-Anker 29' elektromagnetisch wechselwirkt. Der Anker 29' ist über einen Stößelhals 26' mit einem außerhalb der Spule liegenden, ringförmigen Stößelkopf 30' verbunden. Der Stößelkopf 30' stützt sich über ein ringförmiges Axiallager, vorzugsweise ein Nadellager, an einer unteren Bodenseite der Schiebemuffe 20' ab. Das Axiallager 32' bildet bei dieser Ausführungsform die Drehentkopplung zwischen der Stelleinrichtung 28' und der Schiebemuffe 20'.In the embodiment of 2 is the shift shaft 18 ' , which need not necessarily be designed as a hollow shaft, annular from the electromagnetic actuator 28 ' surround. This has a housing-fixed coil 27 ' on that with an inside electromagnet anchor 29 ' electromagnetically interacts. The anchor 29 ' is over a plunger neck 26 ' with an outside of the coil lying, annular plunger head 30 ' connected. The plunger head 30 ' is supported via an annular thrust bearing, preferably a needle bearing, on a lower bottom side of the sliding sleeve 20 ' from. The thrust bearing 32 ' forms in this embodiment, the rotational decoupling between the actuator 28 ' and the sliding sleeve 20 ' ,

3 zeigt eine schematische Darstellung einer Weiterbildung der Erfindung, die sowohl auf die Ausführungsform von 1 als auch von 2 sowie auch auf äquivalente, nicht ausdrücklich dargestellte Ausführungsformen anwendbar ist. Zur Vereinfachung der Darstellung werden für gleiche oder äquivalente Bauteile die Bezugszeichen von 1 verwendet. 3 shows a schematic representation of a development of the invention, both to the embodiment of 1 as well as from 2 as well as to equivalent, not explicitly illustrated embodiments is applicable. For ease of illustration, the reference numerals are given for the same or equivalent components 1 used.

Die Ausführungsform von 3 weist zwei in den 1 und 2 nicht dargestellte Besonderheiten auf. Zum einen ist das von der elektromagnetischen Stelleinrichtung 28 betätigte Hubelement 26 mit einer Endlagendämpfung 40 gekoppelt. Die Endlagendämpfung kann konstruktiv als dämpfende Anschlagscheibe ausgebildet sein. Alternativ kann auch eine hydrodynamische Dämpfung realisiert sein, die jedoch aufgrund des höheren Bauaufwandes regelmäßig nicht bevorzugt ist. Die Endlagendämpfung verhindert als störend empfundene Schaltgeräusche. Zum anderen weist die Ausführungsform von 3 eine Endlagenverriegelung 42 auf. Hierzu ist das Hubelement 26 mit einer Rampe 44 versehen, die beispielsweise als eine axial begrenzte Ausnehmung in einem Stößelschaft ausgebildet sein kann. Ein in 3 als Verriegelungskugel 46 ausgebildeter Verriegelungskörper liegt mit Federvorspannung 48 an dem Hubelement 26 an und rastet in der Verriegelungsstellung an der Rampe 44 ein. Die Federvorspannung 48 ist dabei über einen vorzugsweise klein dimensionierten Elektromagneten 50 steuerbar bzw. an- und abschaltbar. Der Elektromagnet 50 ist vorzugsweise elektrisch mit der Stelleinrichtung 28 gekoppelt, d. h. dass die Federvorspannung 48 aktiviert ist, wenn das Hubelement 26 ausfährt. Auf diese Weise wird das Hubelement 26 in der Koppelstellung verriegelt. Die Bestromung der Stelleinrichtung 28 kann dann vollständig abgeschaltet werden. Insbesondere ist es nicht erforderlich, einen Haltestrom aufzubringen, der ausreicht, die Rückstellkräfte der Rückstellfeder 38 zu überwinden. Diese Rückstellkräfte werden nämlich von der Verriegelungskugel 48 in ihrer Verriegelungsstellung abgestützt. Die hierzu notwendigen Ströme in dem Elektromagneten 50, die erforderlich sind, um ein Halten der Verriegelungskugel 46 in der Verriegelungsstellung zu gewährleisten, können deutlich geringer dimensioniert werden als entsprechende Halteströme der Stelleinheit 28. Zur Rücküberführung in die Lösestellung der Kupplungseinrichtung ist es dann ausreichend, den Verriegelungstrom im Elektromagneten 50 ganz abzuschalten. Bei geeigneter Auslegung der Rampe 44 und geeigneter Dimensionierung der Federvorspannung 48 wird dann die Verriegelung aufgehoben oder überwunden und das Hubelement 26 kann die Lösestellung zurückgleiten. Beide oben diskutierten Weiterbildungsmerkmale der Erfindung, d. h. Endlagendämpfung und Endlagenverriegelung können gemeinsam oder einzeln in jeder erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung eingesetzt werden, wobei der Fachmann im Lichte der hiesigen Offenbarung ohne weiteres eine geeignete konstruktive Lösung zu finden vermag.The embodiment of 3 has two in the 1 and 2 not shown special features. On the one hand that is the electromagnetic actuator 28 operated lifting element 26 with a cushioning 40 coupled. The end position damping can be structurally designed as a damping stop disc. Alternatively, a hydrodynamic damping can be realized, which is not regularly preferred due to the higher construction costs. The cushioning prevents disturbing perceived switching noise. On the other hand, the embodiment of 3 an end position lock 42 on. For this purpose, the lifting element 26 with a ramp 44 provided, for example, as an axially limited recess in a tappet shaft can be formed. An in 3 as a locking ball 46 trained locking body is spring preloaded 48 on the lifting element 26 on and locked in the locked position on the ramp 44 one. The spring preload 48 is about a preferably small-sized electromagnet 50 controllable or switched on and off. The electromagnet 50 is preferably electrically connected to the actuator 28 coupled, ie that the spring preload 48 is activated when the lifting element 26 extending. In this way, the lifting element 26 locked in the coupling position. The energization of the actuator 28 can then be completely switched off. In particular, it is not necessary to apply a holding current that is sufficient, the restoring forces of the return spring 38 to overcome. This restoring forces are namely from the locking ball 48 supported in its locking position. The necessary currents in the electromagnet 50 that are required to hold the locking ball 46 to ensure in the locked position can be significantly smaller dimensions than corresponding holding currents of the actuator 28 , For the return transfer to the release position of the coupling device, it is then sufficient, the locking current in the electromagnet 50 to switch off completely. With suitable design of the ramp 44 and suitable dimensioning of the spring preload 48 then the lock is released or overcome and the lifting element 26 can slip back the release position. Both of the above-discussed development features of the invention, ie cushioning and Endlagenverriegelung can be used together or individually in each coupling device according to the invention, the skilled person in the light of the present disclosure readily find a suitable constructive solution.

4 zeigt eine beispielhafte Ansteuerungskurve eines Hubelementes 26 einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung. Der Graph von 4 stellt die von der Stelleinrichtung 28 aufgebrachte Kraft F über dem Hubweg S dar. Zunächst wird die Spule der Stelleinheit 28 mit hohen Strom beaufschlagt, sodass das Hubelement 26 eine schnell auf einen Maximalwert ansteigende Vortriebskraft erfährt. Bei einer typischen Auslegung liegt diese Maximalkraft etwa im Bereich von 150–300 Newton. Die Kraft ist erforderlich, um die Abweiskräfte beim Eingehen des Formschlusses zwischen der Schiebemuffe 20 und dem Kupplungskörper 24 zu überwinden, wobei diese Abweiskräfte im Fall einer einfachen Klauenkupplung höher sind als im Fall einer Synchronisierung wie in den 1 und 2. Nach dem Überwinden der Abweiskräfte ist für den Rest des Stellweges nur noch eine geringe Kraft erforderlich, die ausreicht, die Rückstellkräfte der Feder 38 zu überwinden und die Schiebmuffe in ihre formschlüssige Endposition zu befördern. Nach Erreichen des Formschlusses ist lediglich eine geringe Rückstellfederkraft erforderlich, um die Kupplungseinrichtung in der Koppelstellung zu halten. Im Fall einer Endlagenverriegelung, wie in 3 gezeigt, kann die Haltekraft auf Null reduziert werden. 4 shows an exemplary control curve of a lifting element 26 a coupling device according to the invention. The graph of 4 represents that of the actuator 28 applied force F over the stroke S. First, the coil of the actuator 28 subjected to high current, so that the lifting element 26 learns a fast to a maximum value increasing propulsive force. In a typical design, this maximum force is approximately in the range of 150-300 Newton. The force is required to the Abweiskräfte when entering the positive connection between the sliding sleeve 20 and the coupling body 24 to overcome, in the case of a simple dog clutch these deflecting forces are higher than in the case of a synchronization as in the 1 and 2 , After overcoming the Abweiskräfte only a small force is required for the rest of the travel, which is sufficient, the restoring forces of the spring 38 to overcome and to move the sliding sleeve in its positive end position. After reaching the positive connection only a small return spring force is required to hold the coupling device in the coupling position. In the case of an end position lock, as in 3 shown, the holding force can be reduced to zero.

Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Variationsspektrum anhand gegeben. Insbesondere kann die konkrete Ausgestaltung des Formschlusses zwischen Schaltwelle und Schaltrad den Anforderungen des Einzelfalls angepasst werden.Naturally put those discussed in the special description and in the Figures shown embodiments only illustrative embodiments The expert is in the light of the local Revelation given a wide variation spectrum. Especially can the specific embodiment of the positive connection between the shift shaft and ratchet wheel adapted to the requirements of each case.

10, 10'10 10 ': Kupplungseinrichtungcoupling device
12, 12'12 12 ': Schaltradratchet
1414: benachbarter Getriebeteilneighboring transmission part
16, 16'16 16 ': Koppelradcoupling gear
18, 18'18 18 ': Schaltwelleshift shaft
20, 20'20 20 ': Schiebemuffesliding sleeve
22, 22'22 22 ': Synchronkörpersynchronizer
24, 24'24 24 ': Kupplungskörperclutch body
26, 26'26 26 ': Stößelhalsram neck
27'27 ': SpuleKitchen sink
28, 28'28 28 ': elektromagnetische Stelleinheitelectromagnetic actuator
29'29 ': Elektromagnet-AnkerElectromagnet anchor
30, 30'30 30 ': Stößelkopfram head
32, 32'32 32 ': Axiallageraxial bearing
3434: Fortsatz von 30 Extension of 30
3636: Langloch in 18 Long hole in 18
38, 38'38 38 ': RückstellfederReturn spring
4040: EndlagendämpfungCushioning
4242: EndlagenverriegelungEnd Lock
4444: Ramperamp
4646: Verriegelungskugellocking ball
4848: Federvorspannungpreload
5050: Verriegelungsmagnetlocking magnet

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 2005-137169A [0003]

Claims

Electrically actuated clutch device for selectively establishing and releasing a rotationally fixed connection between a selector shaft ( 18 ; 18 ' ) and a coaxial on the shift shaft ( 18 ; 18 ' ) arranged switching body ( 12 ; 12 ' ) by electrically controlled adjustment of a coupling member ( 20 ; 20 ' ) between a release state in which the shift shaft ( 18 ; 18 ' ) and the switch body ( 12 ; 12 ' ) are mutually rotatable four, and a coupling state in which the coupling member ( 20 ; 20 ' ) both the shift shaft ( 18 ; 18 ' ) as well as the switching element ( 12 ; 12 ' rotatably contacted, is adjustable, characterized by a coaxial with the switching shaft ( 18 ; 18 ' ), by electromagnetic interaction with a surrounding, energizable coil ( 27 ' ) axially displaceable lifting element, ( 26 ; 26 ' ) by its axial displacement than with the switching shaft ( 18 ; 18 ' ) rotatably connected sliding sleeve ( 20 ; 20 ' ) trained and torsionally coupled by the lifting element coupling member between its coupling position, in which the sliding sleeve at least indirectly in positive engagement with the switch body ( 12 ; 12 ' ), and its release position, in which no positive connection between the sliding sleeve ( 20 ; 20 ' ) and the switch body ( 12 ; 12 ' ), is axially displaceable.

Coupling device according to claim 1, characterized in that the sliding sleeve ( 20 ; 20 ' ) is spring biased such that in the de-energized state of the coil ( 27 ' ) the clutch is held in its release state.

Coupling device according to one of the preceding claims, characterized in that the lifting element ( 26 . 30 ) in the interior of the hollow formed switching shaft ( 18 protrudes) and there via a thrust bearing ( 32 ) with a the switching shaft ( 18 ) passing through and rotatably with the sliding sleeve ( 20 ) connected transmission element ( 34 ) is coupled.

Coupling device according to claim 3, characterized in that the lifting element as a plunger ( 26 . 30 ) one of the switching shaft ( 18 ) axially adjacent, electromagnetic actuator ( 28 ) is trained.

Coupling device according to one of claims 1 to 2, characterized in that the lifting element ( 26 . 30 ) the shift shaft ( 18 ' ) surrounds annularly.

Coupling device according to claim 5, characterized in that the lifting element ( 26 ' . 30 ' ) is coupled via a thrust bearing with a bottom surface of the sliding sleeve.

Coupling device according to one of the preceding claims, characterized by a damping element ( 40 ), which provides a damped stop for the lifting element ( 26 ; 26 '; 30 ' ) forms in the coupling position.

Coupling device according to one of the preceding claims, characterized in that an end position lock ( 42 ) of the lifting element ( 26 ; 26 ' . 30 ' ) is provided in the coupling position, wherein in the coupling position, a switchable locking element ( 46 ) in an axially limited recess ( 44 ) of the lifting element ( 26 ; 26 ' . 30 ' ) intervenes.

Coupling device according to claim 8, characterized in that the locking element is a resiliently biased locking body ( 46 ), the bias voltage by means of an electromagnetic actuator ( 50 ) is switchable.

Method for switching a clutch device ( 10 ; 10 ' ) according to one of claims 2 and 3 to 9, when dependent on claim 2, characterized in that during a switching period in which the coupling device ( 10 ; 10 ' ) is transferred from its release position in its coupling position, the coil ( 27 ) is charged in a first phase, with a rapidly rising to a maximum value current and in a second phase with a slowly falling to a holding value current is charged, so that the lifting element ( 26 ; 26 ' ) is acted upon in a first portion of its stroke with a rapidly increasing to a maximum value force is applied in a second portion of its stroke constantly with the maximum force and in a third portion of its stroke with a slow to a holding value sufficient to the spring preload the sliding sleeve ( 20 ; 20 ' ), declining force is applied.